第一章 第二节非点源有机污染物的成因类型、主要来源与输入方式 、环境中烃类污染物的成因类型与输入方式 大气、水体、土壤和沉积物等环境介质中微量烃类污染物成因类型主要包括 矿物油类污染、化石燃料(如石油、天然气、煤)及天然有机质的不完成然烧产 物、高等植物中的蜡质分解、生物有机体(高等植物、水生生物)生物化学作用 产物等。微量有机污染物可来源于人为因素,也可来源于自然因素。人为排入环 境中的有机污染物的污染源主要包括农田污水灌溉、交通运输(主要由汽车尾气 中没有充分燃烧的烃类及其石油化工工业裂解石油的废气所致)化石燃料不完 全燃烧、建材和消耗品的侵蚀和淋滤、垃圾不合适处理、城市和工业排放等 ( Moxon,1998; Evans和 Nizeyimana,1998),废物倾倒、垃圾填埋等也可产生 烃类污染物。此外石油开采、储运、加油站石油泄漏和汽车漏油经雨水冲刷进入 河湖水中的非点源石油污染也不可忽视。天然源主要包括细菌、高等植物、低等 微生物等现代生物有机质的微生物降解等自然因素作用产生的污染源( Jassby 等,1993)森林火灾导致生物质不完全燃烧产生多环芳烃,暴风雨造成的地表径 流等,这些有机污染物富集到一定程度,也会对人类及其生存的环境也会造成严 重危害。其中最普遍的和最重要的污染源为城市非点源与农业非点源两大类,农 业活动被认为是造成非点源环境问题的最主要原因 Maciej Dzikiewicz2000), 城市地表径流居其次。其它比较重要的人为排入环境中的烃类化合物主要由汽车 尾气中没有充分燃烧的烃类以及石油化工工业裂解石油的废气所致。 烃类污染物进入土壤和沉积物的主要方式有大气颗粒物的干湿沉降,通过水 体渗流、地表径流、河流及灌溉输λ,固体物质排放及天然有机物的生物化学降
1 第一章 第二节 非点源有机污染物的成因类型、主要来源与输入方式 一、环境中烃类污染物的成因类型与输入方式 大气、水体、土壤和沉积物等环境介质中微量烃类污染物成因类型主要包括 矿物油类污染、化石燃料（如石油、天然气、煤）及天然有机质的不完成燃烧产 物、高等植物中的蜡质分解、生物有机体（高等植物、水生生物）生物化学作用 产物等。微量有机污染物可来源于人为因素，也可来源于自然因素。人为排入环 境中的有机污染物的污染源主要包括农田污水灌溉、交通运输（主要由汽车尾气 中没有充分燃烧的烃类及其石油化工工业裂解石油的废气所致）、化石燃料不完 全燃烧、建材和消耗品的侵蚀和淋滤、垃圾不合适处理、城市和工业排放等 (Moxon,1998;Evans和 Nizeyimana,1998) ，废物倾倒、垃圾填埋等也可产生 烃类污染物。此外石油开采、储运、加油站石油泄漏和汽车漏油经雨水冲刷进入 河湖水中的非点源石油污染也不可忽视。天然源主要包括细菌、高等植物、低等 微生物等现代生物有机质的微生物降解等自然因素作用产生的污染源（Jassby 等,1993）、森林火灾导致生物质不完全燃烧产生多环芳烃，暴风雨造成的地表径 流等，这些有机污染物富集到一定程度，也会对人类及其生存的环境也会造成严 重危害。其中最普遍的和最重要的污染源为城市非点源与农业非点源两大类，农 业活动被认为是造成非点源环境问题的最主要原因（Maciej Dzikiewicz,2000）， 城市地表径流居其次。其它比较重要的人为排入环境中的烃类化合物主要由汽车 尾气中没有充分燃烧的烃类以及石油化工工业裂解石油的废气所致。 烃类污染物进入土壤和沉积物的主要方式有大气颗粒物的干湿沉降，通过水 体渗流、地表径流、河流及灌溉输入，固体物质排放及天然有机物的生物化学降
解等(图1-3)。其中大气干、湿降尘是土壤、沉积物中烃类污染物的主要来源, 从而大气的污染源类型在一定程度上控制着土壤、沉积物中烃类污染物的组成与 分布特征。 二、大气中主要有机污染物的来源 人类活动以及某些自然灾害都可能向大气排放污染物,如果排放量超过了大 气的容量时,就会造成大气污染。根据大气污染物的存在形式,可以将大气污染 物分为颗粒物质和气态物质。 颗粒物质:固体颗粒(降尘>10μm,飘尘1-10uμm,烟尘<1μm 胶体颗粒_雾0.1-1μm 气溶胶体 气态物质(一次污染):含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合 物、卤素化合物 二次污染:由一次污染物经过反应生成的一系列新的污染物。 臭氧、过氧化乙酰硝酸酯、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶。 大气有机污染源包括天然污染和人为污染两类天然源包括燃烧(森林大火和 火山喷发)和生物合成(主要包括沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内 气体中微生物、原生动物、藻类和高等植物合成而成)人为源十分复杂,据Glen (1998)研究,大气中人为的有机污染源主要有交通源(汽车尾气,同时伴随 轮胎磨损、路面磨损产生的沥青颗粒以及道路扬尘λ家庭烹调(肉类烧烤、煤、 油、木柴及天然气燃烧等λ香烟等。此外还有垃圾焚烍和工业活动(金属冶炼、 铸造、石油精炼、木柴处理厂、炼焦厂、杂酚油制造厂)等。其中,化石燃料及 其它有机物不完全燃烧或热解过程是大气中有机污染物的主要来源
2 解等(图1-33)。其中大气干、湿降尘是土壤、沉积物中烃类污染物的主要来源， 从而大气的污染源类型在一定程度上控制着土壤、沉积物中烃类污染物的组成与 分布特征。 二、大气中主要有机污染物的来源 人类活动以及某些自然灾害都可能向大气排放污染物，如果排放量超过了大 气的容量时，就会造成大气污染。根据大气污染物的存在形式，可以将大气污染 物分为颗粒物质和气态物质。 颗粒物质：固体颗粒（降尘＞10μ m, 飘尘 1－10μ m，烟尘＜1μ m）。 胶体颗粒—雾 0.1-1μ m. 气溶胶体 气态物质（一次污染）：含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合 物、卤素化合物。 二次污染：由一次污染物经过反应生成的一系列新的污染物。 臭氧、过氧化乙酰硝酸酯、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶。 大气有机污染源包括天然污染和人为污染两类，天然源包括燃烧(森林大火和 火山喷发)和生物合成（主要包括沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内 气体中微生物、原生动物、藻类和高等植物合成而成）。人为源十分复杂，据 Glen （1998）研究，大气中人为的有机污染源主要有交通源（汽车尾气，同时伴随 轮胎磨损、路面磨损产生的沥青颗粒以及道路扬尘）、家庭烹调（肉类烧烤、煤、 油、木柴及天然气燃烧等）、香烟等。此外还有垃圾焚烧和工业活动（金属冶炼、 铸造、石油精炼、木柴处理厂、炼焦厂、杂酚油制造厂）等。其中，化石燃料及 其 它 有 机 物 不 完 全 燃 烧 或 热 解 过 程 是 大 气 中 有 机 污 染 物 的 主 要 来 源
( Verschuerren,1983)在美国这样的发达国家中,家庭燃柴是一项贡献率很 大的污染源( Bruce,1989; Greenberg,1985),而我国是一个以煤炭资源 为主要能源的国家,然煤是空气中PAHs的主要贡献者(朱坦等,1998;姚渭 溪等,1992;钟晋贤,1985;洪伟雄,1986)另外,由于饮食习惯的不同 烹调源也成为我国的特色污染源。 (生物 生(煤烟尘、汽 矿物油(原油或 车轮胎 车尾气、天然气、 成品油)中轻质 木材燃烧)S1 成分挥发S1 植物蜡质、孢子 /花粉等SI 空气介质 烹调(烧烤)S1 生活废水 矿物油(原油 工农业生产S3 排放 或成品油)泄 生物质S3 水介质 干湿降尘 生活垃圾S3 地表径流 石油在勘探 开发、储运、 加工过程洒 业(污水 落地表s3 挥发作用(EI/F2)光化学作用(PI(气/水界面) 物理、化学沉淀〔E4)、生物化学降解作用(P2)(水体) 表面吸附与解吸作用(水/土界面)(E4) 水平迁移、垂向迁移(土壤、沉积物)(P4/E4) 吸附作用、矿物颗粒与孔隙水之间分配(E4/P4) 图1-33土壤、沉积物中烃类污染物输入方式示意图 S污染源(S1-大气源、S2-水源、S3-固体物源),E-交换作用(E1-气水交换、E2-固 气交换、E3-固水交换、E4-水土交换),P内部过程(P1大气内部、P2-水内部、P3-固体 物内部、P4-土壤沉积物内部) (一)交通源
3 （Verschuerren,1983）。在美国这样的发达国家中，家庭燃柴是一项贡献率很 大的污染源（Bruce，1989； Greenberg，1985），而我国是一个以煤炭资源 为主要能源的国家，燃煤是空气中 PAHs 的主要贡献者（朱坦等，1998；姚渭 溪等，1992；钟晋贤，1985；洪伟雄，1986）。另外，由于饮食习惯的不同， 烹调源也成为我国的特色污染源。 路面粉尘（生物 碎屑、汽车轮胎 磨损） S1 烟尘(煤烟尘、汽 车尾气、天然气、 木材燃烧) S1 矿物油（原油或 成品油）中轻质 成分挥发 S1 植物蜡质、孢子 ／花粉等 S1 烹调（烧烤）S1 生活废水 工农业生产 S3 排放 S2 矿物油（原油 或成品油）泄 漏 S2 生物质 S3 工业废水 排放 S2 生活垃圾 S3 地表径流 E3 石油在勘探、 开发、储运、 加 工 过 程 洒 落地表 S3 农业(污水 灌溉、农 药化肥) S2 挥发作用（E1/E2） 光化学作用（P1） （气／水界面） 物理、化学沉淀（E4）、生物化学降解作用（P2） （水体） 表面吸附与解吸作用（水／土界面）（E4） 水平迁移、垂向迁移（土壤、沉积物） （P4／E4） 吸附作用、矿物颗粒与孔隙水之间分配 （E4／P4） 干- 湿 降 尘E1/E2 径 流 、 河 流 、 灌 溉E3 地 表 径 流 或 直 接 排 放E3 固 体 介 质 水介质 空气介质 图1-33 土壤、沉积物中烃类污染物输入方式示意图 S-污染源（S1-大气源、S2-水源、S3-固体物源），E-交换作用（E1-气水交换、E2-固 气交换、E3-固水交换、E4-水土交换），P-内部过程（P1-大气内部、P2-水内部、P3-固体 物内部、P4-土壤沉积物内部） （一）交通源
1.汽车尾气 汽车尾气是大气有机污染的重要来源之一如在洛杉机市区的大气中有21% 以上的有机气溶胶是源于汽车尾气(郎庆勇,1995)汽车尾气源成分分析可以 直接采集汽车尾气分析(姚渭溪等,1983;孙辰,195)汽车以燃烧汽油为, 其主要成分为饱和烃,燃烧(不完全燃烧)产物中饱和烃含量较高,非烃沥青质 含量相对较低,据彭林等(1996),汽车尾气中饱和烃、芳烃、非烃、沥青质的 含量分别为53.94%、14.47%、28.94%和2.60%。根据小轿车、柴油机载重卡 车的尾气分析,测出100种以上的有机化合物。甾烷和五环三萜烷类为石油燃 料的标志物,也可作为对汽车尾气污染源进行定量评价的示踪化合物。不同类型 的汽车所排放的有机化合物的组成存在明显的差别如在无催化装置的轿车尾气 中,61.2%的可分辨化合物为多环芳烃;而在有催化装置的轿车尾气中,约有 53%的可分辨化合物是羧酸类化合物,多环芳烃的排放量仅为前者的1/26。 在柴油机载重卡车的尾气中主要可辨认的有机物则是烷烃类化合物表1-26) 表1-26不同车辆的有机物排放量ug/km 化合物 轿车1轿车2②载重卡车 正烃烷(C19C32) 6894 1088 3754.6 羧酸(C6-C21) 6163 12374 烯酸(油酸) 苯甲酸类(苯甲酸及其衍生物) 107.6 185.1 苯甲醛类(甲基苯甲醛等 27.7 190 多环芳烃类(蒽\苯并芘等 1405.5 52.5 209.9 81.5 27.7 多环芳酮及醌(菲酮、蒽醌等) 3099 44.1 207.0 正甾烷类 0 17.1 1894 = 57.7 25.5 271.9 含氮化合物(喹啉等) 69.3 28.6 其他化合物(茚酮等) ①无催化装置;②有催化装置③柴油机
4 1．汽车尾气 汽车尾气是大气有机污染的重要来源之一，如在洛杉机市区的大气中有 21％ 以上的有机气溶胶是源于汽车尾气（郎庆勇，1995）。汽车尾气源成分分析可以 直接采集汽车尾气分析（姚渭溪等，1983；孙辰，1995）。汽车以燃烧汽油为， 其主要成分为饱和烃，燃烧（不完全燃烧）产物中饱和烃含量较高，非烃沥青质 含量相对较低，据彭林等（1996），汽车尾气中饱和烃、芳烃、非烃、沥青质的 含量分别为 53.94%、14.47%、28.94%和 2.60%。根据小轿车、柴油机载重卡 车的尾气分析，测出 100 种以上的有机化合物。甾烷和五环三萜烷类为石油燃 料的标志物，也可作为对汽车尾气污染源进行定量评价的示踪化合物。不同类型 的汽车所排放的有机化合物的组成存在明显的差别，如在无催化装置的轿车尾气 中，61.2%的可分辨化合物为多环芳烃；而在有催化装置的轿车尾气中，约有 53％的可分辨化合物是羧酸类化合物，多环芳烃的排放量仅为前者的 1／26。 在柴油机载重卡车的尾气中，主要可辨认的有机物则是烷烃类化合物（表 1-26）。 表 1-26 不同车辆的有机物排放量, ug/km 化合物 轿车1① 轿车2② 载重卡车③ 正烃烷（C19-C32） 689.4 108.8 3754.6 羧酸(C6-C21) 46.7 616.3 1237.4 烯酸(油酸) 1.2 5.0 8.0 苯甲酸类(苯甲酸及其衍生物) 4.8 107.6 185.1 苯甲醛类(甲基苯甲醛等) 125.0 27.7 19.0 多环芳烃类(荧蒽\苯并芘等) 1405.5 52.5 209.9 多环芳基羰醛类 81.5 27.7 — 多环芳酮及醌(菲酮、蒽醌等) 309.9 44.1 207.0 正甾烷类 37.0 17.1 189.4 五环三萜烷类 57.7 25.5 271.9 含氮化合物（喹啉等） 69.3 57.7 28.6 其他化合物（茚酮等） 87.2 65.2 65.8 ①无催化装置;②有催化装置;③柴油机
2.路面粉尘 路面粉尘为造成大气污染的一个重要污染源。路面粉尘包括草木尘埃、轮胎 碎屑和金属闸衬粉末等。路面粉尘中可测有机污染物达百种以上(郎庆勇, 195)这些有机污染物可以因分吹和车辆运行造成气流而悬浮进入大气,又会 因重力作用重新沉降到地面上。因为路面粉尘实际上是多源的,单一的示踪化合 物难以用来定量评价由此造成的大气污染,需利用不同的示踪化合物予以综合评 价。如大分子烷烃(大于C35)和苯并噻唑可作为轮胎碎屑的示踪化合物,藿烷 和甾烷可作为汽车尾气微粒的示踪化合物等(表1-27)(郎庆勇,1995 (二)肉食烹调 洛杉矶市毎天从烤肉以及在肉食烹调过程中所排放到大气中的有机气溶胶 微粒就达到58-6.3吨。这些有机物在大气污染物中的比例高达21%,有机污 染物类型达70余种(表1-28)(郎庆勇,1995)胆固醇具有相对稳定的化学 性质,来源单一、在微粒中浓度可测,可作为定量分析的示踪化合物(郎庆勇 1995 (三)植物叶面磨脱微粒 因植物叶片与叶片之间、叶片与其它表面之间的摩擦所产生的微粒状产物是 大气中有机气溶胶的另—来源,对洛杉矶市区常见的6种干鲜植物叶片左自然 磨脱试验,收集了直径小于2um的磨脱微粒进行萃取并以GC/MS定量分析, 测得了几十种化合物(表1-29)大分子量烷烃具有明显的碳数奇偶优势分布特 征,这一特征可作为大气中植物叶片微粒污染的示踪化合物 表1-27路面粉尘中的可分辨化合物含量ug/km 化合物 轮胎碎屑|闸衬粉末路面粉尘
5 2．路面粉尘 路面粉尘为造成大气污染的一个重要污染源。路面粉尘包括草木尘埃、轮胎 碎屑和金属闸衬粉末等。路面粉尘中可测有机污染物达百种以上（郎庆勇， 1995）。这些有机污染物可以因分吹和车辆运行造成气流而悬浮进入大气，又会 因重力作用重新沉降到地面上。因为路面粉尘实际上是多源的，单一的示踪化合 物难以用来定量评价由此造成的大气污染，需利用不同的示踪化合物予以综合评 价。如大分子烷烃（大于C35）和苯并噻唑可作为轮胎碎屑的示踪化合物，藿烷 和甾烷可作为汽车尾气微粒的示踪化合物等（表1-27）（郎庆勇，1995）。 （二）肉食烹调 洛杉矶市每天从烤肉以及在肉食烹调过程中所排放到大气中的有机气溶胶 微粒就达到 5.8－6.3 吨。这些有机物在大气污染物中的比例高达 21％，有机污 染物类型达 70 余种（表 1-28）（郎庆勇，1995）。胆固醇具有相对稳定的化学 性质，来源单一、在微粒中浓度可测，可作为定量分析的示踪化合物（郎庆勇， 1995）。 （三）植物叶面磨脱微粒 因植物叶片与叶片之间、叶片与其它表面之间的摩擦所产生的微粒状产物是 大气中有机气溶胶的另一来源，对洛杉矶市区常见的 62 种干鲜植物叶片左自然 磨脱试验，收集了直径小于 2um 的磨脱微粒进行萃取并以 GC／MS 定量分析， 测得了几十种化合物（表 1-29）。大分子量烷烃具有明显的碳数奇偶优势分布特 征，这一特征可作为大气中植物叶片微粒污染的示踪化合物。 表1-27 路面粉尘中的可分辨化合物含量① μ g/km 化合物 轮胎碎屑 闸衬粉末 路面粉尘